Encontre a solução da EDO com condições iniciais.
y'''' - 4y = 0, y(0) = 1, y'(0) = 0, y''(0) = -2, y'''(0) = 0.

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa EDO (Equação Diferencial Ordinária) que é com as condições iniciais , , e . O conteúdo que vamos usar aqui é sobre resolver equações diferenciais lineares de coeficientes constantes. Para isso, precisamos encontrar a solução geral da equação e depois aplicar as condições iniciais para determinar as constantes específicas.

Passo 2

Primeiro, vamos encontrar a equação característica associada à EDO. Para a equação , substituímos por e obtemos:

Passo 3

Agora, resolvemos a equação característica :
Sabemos que , então temos as raízes:

Passo 4

Com as raízes encontradas, a solução geral da EDO é uma combinação das soluções exponenciais e trigonométricas:
Onde , , e são constantes que vamos determinar usando as condições iniciais.

Passo 5

Agora, aplicamos as condições iniciais para encontrar as constantes. Vamos calcular as derivadas necessárias:
Primeira derivada:
Segunda derivada:
Terceira derivada:

Passo 6

Agora, aplicamos as condições iniciais no ponto :
  1. :
  1. :
  1. :
  1. :

Passo 7

Com e , substituímos nas equações anteriores:
  1. De e :
  1. De e :
Agora temos um sistema de duas equações:

Passo 8

Somando as duas equações:
Substituindo na primeira equação:
Como , então .

Passo 9

Agora que temos todas as constantes:
Substituímos de volta na solução geral:
Simplificando:

Resposta

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<html><head></head><body><div>Encontre a transformada de Laplace da função dada, sendo <span class="math-inline " data-overflow=“visible”>
<mjx-container class=“MathJax” jax=“SVG”><svg style=“vertical-align: -0.023ex;” xmlns=“
http://www.w3.org/2000/svg” width=“1.197ex” height=“1.02ex” role=“img” focusable=“false” viewBox=“0 -441 529 451”><title>a</title><g stroke=“currentColor” fill=“currentColor” stroke-width=“0” transform=“scale(1,-1)”><g data-mml-node=“math”><g data-mml-node=“mi”><path data-c=“1D44E” d=“M33 157Q33 258 109 349T280 441Q331 441 370 392Q386 422 416 422Q429 422 439 414T449 394Q449 381 412 234T374 68Q374 43 381 35T402 26Q411 27 422 35Q443 55 463 131Q469 151 473 152Q475 153 483 153H487Q506 153 506 144Q506 138 501 117T481 63T449 13Q436 0 417 -8Q409 -10 393 -10Q359 -10 336 5T306 36L300 51Q299 52 296 50Q294 48 292 46Q233 -10 172 -10Q117 -10 75 30T33 157ZM351 328Q351 334 346 350T323 385T277 405Q242 405 210 374T160 293Q131 214 119 129Q119 126 119 118T118 106Q118 61 136 44T179 26Q217 26 254 59T298 110Q300 114 325 217T351 328Z”></path></g></g></g></svg></mjx-container></span> e <span class="math-inline " data-overflow=“visible”>
<mjx-container class=“MathJax” jax=“SVG”><svg style=“vertical-align: -0.025ex;” xmlns=“http://www.w3.org/2000/svg” width=“0.971ex” height=“1.595ex” role=“img” focusable=“false” viewBox=“0 -694 429 705”><title>b</title><g stroke=“currentColor” fill=“currentColor” stroke-width=“0” transform=“scale(1,-1)”><g data-mml-node=“math”><g data-mml-node=“mi”><path data-c=“1D44F” d=“M73 647Q73 657 77 670T89 683Q90 683 161 688T234 694Q246 694 246 685T212 542Q204 508 195 472T180 418L176 399Q176 396 182 402Q231 442 283 442Q345 442 383 396T422 280Q422 169 343 79T173 -11Q123 -11 82 27T40 150V159Q40 180 48 217T97 414Q147 611 147 623T109 637Q104 637 101 637H96Q86 637 83 637T76 640T73 647ZM336 325V331Q336 405 275 405Q258 405 240 397T207 376T181 352T163 330L157 322L136 236Q114 150 114 114Q114 66 138 42Q154 26 178 26Q211 26 245 58Q270 81 285 114T318 219Q336 291 336 325Z”></path></g></g></g></svg></mjx-container></span> constantes ambas diferentes de zero. Lembre-se que <span class=“math-inline “>
<mjx-container class=“MathJax” jax=“SVG”><svg style=“vertical-align: -0.781ex;” xmlns=“http://www.w3.org/2000/svg” width=“16.527ex” height=“2.921ex” role=“img” focusable=“false” viewBox=“0 -946.2 7305.1 1291.2”><title>cosh(x) = (e^x + e^(-x)) / 2</title><g stroke=“currentColor” fill=“currentColor” stroke-width=“0” transform=“scale(1,-1)”><g data-mml-node=“math”><g data-mml-node=“mi”><path data-c=“63” d=“M370 305T349 305T313 320T297 358Q297 381 312 396Q317 401 317 402T307 404Q281 408 258 408Q209 408 178 376Q131 329 131 219Q131 137 162 90Q203 29 272 29Q313 29 338 55T374 117Q376 125 379 127T395 129H409Q415 123 415 120Q415 116 411 104T395 71T366 33T318 2T249 -11Q163 -11 99 53T34 214Q34 318 99 383T250 448T370 421T404 357Q404 334 387 320Z”></path><path data-c=“6F” d=“M28 214Q28 309 93 378T250 448Q340 448 405 380T471 215Q471 120 407 55T250 -10Q153 -10 91 57T28 214ZM250 30Q372 30 372 193V225V250Q372 272 371 288T364 326T348 362T317 390T268 410Q263 411 252 411Q222 411 195 399Q152 377 139 338T126 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466 59T477 49Q498 46 526 46H542V0H534L510 1Q487 2 460 2T422 3Q319 3 310 0H302V46H318Q379 46 379 62Q380 64 380 200Q379 335 378 343Q372 371 358 385T334 402T308 404Q263 404 229 370Q202 343 195 315T187 232V168V108Q187 78 188 68T191 55T200 49Q221 46 249 46H265V0H257L234 1Q210 2 183 2T145 3Q42 3 33 0H25V46H41Z” transform=“translate(1338,0)”></path></g><g data-mml-node=“mo” transform=“translate(1894,0)”><path data-c=“2061” d=””></path></g><g data-mml-node=“mo” transform=“translate(1894,0)”><path data-c=“28” d=“M94 250Q94 319 104 381T127 488T164 576T202 643T244 695T277 729T302 750H315H319Q333 750 333 741Q333 738 316 720T275 667T226 581T184 443T167 250T184 58T225 -81T274 -167T316 -220T333 -241Q333 -250 318 -250H315H302L274 -226Q180 -141 137 -14T94 250Z”></path></g><g data-mml-node=“mi” transform=“translate(2283,0)”><path data-c=“1D465” d=“M52 289Q59 331 106 386T222 442Q257 442 286 424T329 379Q371 442 430 442Q467 442 494 420T522 361Q522 332 508 314T481 292T458 288Q439 288 427 299T415 328Q415 374 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<html><head></head><body><div>Encontre a solução da EDO com condições iniciais.<br>
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http://www.w3.org/2000/svg” width=“69.934ex” height=“7.692ex” role=“img” focusable=“false” viewBox=“0 -1950 30911 3400”><title>y’’ + 2y’ + 2y = h(t), y(0) = 0, y’(0) = 1, h(t) = {0, 0 <= t < pi; 1, pi <= t < 2pi; 0, t >= 2pi}</title><g stroke=“currentColor” fill=“currentColor” stroke-width=“0” transform=“scale(1,-1)”><g data-mml-node=“math”><g data-mml-node=“msup”><g data-mml-node=“mi”><path data-c=“1D466” d=“M21 287Q21 301 36 335T84 406T158 442Q199 442 224 419T250 355Q248 336 247 334Q247 331 231 288T198 191T182 105Q182 62 196 45T238 27Q261 27 281 38T312 61T339 94Q339 95 344 114T358 173T377 247Q415 397 419 404Q432 431 462 431Q475 431 483 424T494 412T496 403Q496 390 447 193T391 -23Q363 -106 294 -155T156 -205Q111 -205 77 -183T43 -117Q43 -95 50 -80T69 -58T89 -48T106 -45Q150 -45 150 -87Q150 -107 138 -122T115 -142T102 -147L99 -148Q101 -153 118 -160T152 -167H160Q177 -167 186 -165Q219 -156 247 -127T290 -65T313 -9T321 21L315 17Q309 13 296 6T270 -6Q250 -11 231 -11Q185 -11 150 11T104 82Q103 89 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